JP2005227947A - ナビゲーション装置及び障害物表示方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 道路外の障害物を除いて、道路上の障害物だけをユーザに分かりやすく提示することが可能な「ナビゲーション装置及び障害物表示方法」を提供する。
【解決手段】 レーダーにより検知される反射波により、自車両40から所定の範囲内にある障害物50,51を検知し、検知した障害物50,51の位置情報と、自車両40から所定の範囲内にある道路52を示す道路データとに基づいて、道路52上に存在する障害物50のみを抽出するようにすることにより、自車両40の走行に影響を与えると思われる障害物50のみを分かりやすく提示することができるようにする。
【選択図】 図3

Description

本発明は、自車両と自車両の周囲にある障害物との位置関係を表示するナビゲーション装置及び障害物表示方法に関する。
近年、レーダー技術の進歩に伴い、自車両にレーダーを搭載して他車両等の障害物までの距離の検出を行い、自車両が障害物に近付きすぎたときに自車両の運転者に警告を与えることで、自車両と障害物との衝突や追突等の交通事故を未然に防ぐ技術が提供されている。
車両に搭載されるレーダーとしては、赤外線レーザーレーダーやミリ波レーダー等が使用されている。赤外線レーザーレーダーは、赤外線レーザーのパルスを発射し、障害物から反射してくるまでの時間により障害物までの距離を求める。また、ミリ波レーダーは、赤外線レーザーレーダーに比べて雨や霧、夜間等の悪条件下において有利であり、例えば76GHzの電波を発射し、障害物から反射してくるまでの時間により障害物までの距離を求める。
また、レーダーやカメラのような監視装置によって障害物を検出し、検出された障害物を自車両の外形データに重ねて表示することで、運転者に自車両と周囲の障害物との位置関係を明確に認識させる技術がある(例えば特許文献1など)。
特開平7−229961号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術によれば、監視装置としてレーダーやカメラを使用した場合、道路上の障害物だけでなく、自車両の走行に全く支障の無い道路外の障害物も検出してしまうので、自車両の運転者にとって必要のない情報を与えることとなり、紛らわしくなってしまうという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、レーダーにより検知される障害物の中から道路外の障害物を除いて、道路上の障害物だけを分かりやすくユーザに提示できるようにすることを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明のナビゲーション装置では、自車両から所定の範囲内にある障害物を検知し、検知した障害物の位置情報と、自車両から所定の範囲内の道路を示す道路データとに基づいて、道路上に存在する障害物のみを抽出するようにしている。
また、本発明の他の態様では、道路上に重なる障害物を示すマークを、自車両を示すマークと共に地図上に表示するようにしている。更に、本発明の他の態様では、検知した障害物が移動体であると判断したときには、この障害物の移動方向をディスプレイ上に表示するようにしている。更にまた、本発明の他の態様では、検知した障害物の形状に応じて、その表示を異ならせるようにしている。
上記のように構成した本発明によれば、障害物検知手段により検知された障害物の中から、障害物抽出手段によって、道路上に存在すると思われる障害物が抽出されることになる。これにより、自車両の位置及び道路地図と共に障害物を表示させる際に、自車両の走行に影響を与えると思われる障害物を表示し、自車両の走行に影響を与えないと思われる障害物を表示させないようにすることができ、自車両の周辺の動向をユーザに分かりやすく提示することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、障害物が移動体であるときに、その移動方向を表示するので、ユーザに障害物の動向をより分かりやすく提示することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態によるナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。図1において、1はナビゲーション制御装置であり、ナビゲーション装置の全体を制御する。2はDVD−ROMであり、地図表示や経路探索などに必要な各種の地図データを記憶している。なお、ここでは地図データを記憶する記録媒体としてDVD−ROM2を用いているが、CD−ROM、ハードディスクなどの他の記録媒体を用いても良い。
DVD−ROM2に記憶される地図データには、地図表示に必要な各種のデータから成る背景レイヤおよび文字・記号レイヤと、後述するマップマッチングや経路探索、経路案内などの各種の処理に必要なデータから成る道路レイヤと、交差点の詳細データから成る交差点レイヤとが含まれている。道路レイヤは、交差点や分岐など複数の道路が交わる点に対応するノードの詳細データを含めた接続ノードテーブルと、道路上のあるノードとこれに隣接する他のノードとの間を接続する、道路や車線等に対応するリンクの詳細データを集めたリンクレコードとを持っている。接続ノードテーブルは、各ノードの緯度・経度情報を持っている。また、リンクレコードは、ノード間を接続するリンクの距離情報と道幅情報とを持っている。ここで、接続ノードテーブルとリンクレコードとを合わせて道路データと呼ぶ。交差点レイヤは、交差点拡大図を表示するために必要なデータと、道路沿いの建物や施設等を表示するために必要なランドマークのデータとを含んでいる。
3は地図データ読出部であり、DVD−ROM2から地図データを読み出すものである。4はレーダーであり、図2に示すように、自車両40の外周を隈なく検知するために、第1のレーダー4a〜第9のレーダー4iを所定の間隔毎に自車両40に設置している。例えば、本実施形態のレーダーがミリ波レーダーであり、一つのレーダー4の検知範囲が40°程度であるときには、自車両40の外周を検知するために9つのレーダー4a〜4iを設置している。そして、これらのレーダー4a〜4iは、例えば76GHzの電波を所定角度ずつずらして断続的に発射し、この電波が障害物から反射してくるまでの時間により障害物までの距離と方向とを求める。
5は障害物検知制御部であり、各レーダー4a〜4iによって検知した複数の反射波の中から同じ障害物から反射したと思われる反射波をまとめたり、反射波の中から乱反射等による反射波であると思われる弱い反射波を除いたりすることで、障害物を特定する。そして、障害物検知制御部5は、自車両40から障害物までの相対位置(特許請求の範囲の位置情報に該当する)を取得する。また、障害物検知制御部5は、各レーダー4a〜4iが検知した複数の反射波から障害物のおおよその形状を判断したり、反射波の周波数の変化(ドップラー効果)や障害物までの距離の変化により障害物の相対速度や移動方向を判断したりする。ここで、第1のレーダー4a〜第9のレーダー4i、及び、障害物検知制御部5は、特許請求の範囲の障害物検知手段に該当する。
6は操作部であり、例えばリモートコントローラ(リモコン)やタッチパネルにより構成される。この操作部6は、ユーザがナビゲーション制御装置1に対して各種の情報(例えば、経路誘導の目的地)を設定したり、各種の操作(例えば、画面スクロールや数値の入力、経路探索の指示など)を行ったりするために使用される。
7はGPS受信機であり、複数のGPS衛星から送られてくる電波をGPSアンテナ8で受信して、3次元測位処理あるいは2次元測位処理を行って自車両40の絶対位置および方位を計算する(車両方位は、現時点における自車両の位置と1サンプリング時間ΔT前の自車両の位置とに基づいて計算する)。そして、これらの計算した自車両40の絶対位置および方位の情報を、測位時刻と共にナビゲーション制御装置1に出力する。
9は自立航法センサであり、自車両40の回転角度を検出する振動ジャイロ等の相対方位センサ(角度センサ)9aと、所定走行距離毎に1個のパルスを出力する距離センサ9bとを備えている。自立航法センサ9は、これらの角度センサ9aおよび距離センサ9bによって自車両40の相対位置および方位を検出し、その情報をナビゲーション制御装置1に出力する。
10はディスプレイ装置であり、ナビゲーション制御装置1から出力される画像データに基づいて、自車両40の周辺の地図情報を車両位置マークや目的地マーク、自車両40の周辺にある障害物(他車両や歩行者、構造物等)を示す障害物マークを表示する。また、誘導経路が設定されているときは、地図上に誘導経路を表示したり、自車両40の位置が案内交差点の近傍に近づいたときに交差点拡大図を表示したりする。
次に、ナビゲーション制御装置1の内部構成について説明する。11は地図バッファであり、地図データ読出部3によってDVD−ROM2から読み出された地図データを一時的に格納するためのものである。12は地図読出制御部であり、地図データ読出部3がDVD−ROM2から地図データを読み出す際の制御を行う。地図読出制御部12によって画面中心位置が計算されると、この画面中心位置を含む所定範囲の地図データの読み出し指示が地図読出制御部12から地図データ読出部3に送られ、地図表示や誘導経路の探索に必要な地図データがDVD−ROM2から読み出されて地図バッファ11に格納される。
13は地図描画部であり、地図バッファ11に格納された地図データに含まれる背景レイヤおよび文字・記号レイヤに基づいて、ディスプレイ装置10への表示に必要な地図画像データを生成する。14はVRAM(ビデオRAM)であり、地図描画部13により生成された地図画像データを一時的に格納する。15は読出制御部であり、VRAM14からの地図画像データの読み出しを制御する。地図描画部13によって生成された地図画像データはVRAM14に一時的に格納され、読出制御部15によって1画面分の地図画像データが読み出される。
16は操作制御部であり、操作部6で行われた操作に応じてナビゲーション制御装置1内の各部に指示を行う。17は操作画面発生部であり、操作部6を用いて各種の操作を行う際に必要な操作画面を生成して出力する。18は各種マーク発生部であり、マップマッチング処理された後の自車両40の位置に表示する車両位置マークや、駐車場やガソリンスタンド、コンビニエンスストア等を表示する各種ランドマーク、自車両40の周辺の障害物(他車両や歩行者、構造物等)を示す障害物マーク等を生成して出力する。ここで、各種マーク発生部18は、特許請求の範囲のマーク発生手段に該当する。
19はデータ記憶部であり、GPS受信機7から出力される自車両40の絶対的な位置および方位のデータを順次格納する。20は車両走行状態計算部であり、自立航法センサ9から出力される自車両40の相対的な位置および方位のデータに基づいて、絶対的な自車両40の位置(推定車両位置)および車両方位を計算する。21はマップマッチング制御部であり、地図バッファ11に読み出されている地図データと、データ記憶部19に格納されたGPS受信機7による自車両40の位置及び車両方位のデータと、車両走行状態計算部20により計算された推定車両位置及び車両方位のデータとを用いて、車両走行距離毎に投影法によるマップマッチング処理を行って、自車両40の走行位置を地図データの道路上に位置修正する。ここで、マップマッチング制御部21は、特許請求の範囲の自車位置測定手段に該当する。
22は誘導経路制御部であり、地図バッファ11に格納された地図データを用いて、現在地から目的地までを結ぶ最もコストが小さな誘導経路を探索する。例えば、時間最短、距離最短、一般道路優先等の各種条件下でコストが最小となる誘導経路を探索する。経路探索の代表的な手法としては、深さ優先探索(DFS)法、幅優先探索(BFS)法、幅優先探索の一種であるダイクストラ法が知られている。23は誘導経路メモリであり、誘導経路制御部22によって設定された誘導経路のデータ(現在地から目的地までのノードの集合)を記憶する。
24は誘導経路描画部であり、誘導経路メモリ23に記憶された経路探索処理の結果を使用して、誘導経路の描画データを発生する。すなわち、誘導経路メモリ23に記憶された誘導経路データの中から、その時点でVRAM14に描画された地図エリアに含まれるものを選択的に読み出し、地図画像に重ねて他の道路と異なる所定色で太く強調した誘導経路を描画する。
25は交差点案内部であり、自車両40が誘導経路前方にある案内交差点から所定距離内に接近したときに、地図バッファ11に格納された地図データに含まれる交差点レイヤに基づいて、接近中の案内交差点の案内図(目的地に向けて車両を案内するための交差点拡大図、行先、進行方向矢印)の画像を生成して出力する。
26は画像合成部であり、読出制御部15によって読み出された地図画像データに、操作画面発生部17、各種マーク発生部18、誘導経路描画部24及び交差点案内部25のそれぞれから出力される各画像データを重ねて画像合成を行い、ディスプレイ装置10に出力する。これにより、合成された画像がディスプレイ装置10の画面上に表示される。ここで、ディスプレイ装置10は、特許請求の範囲の表示手段に該当する。
27は障害物抽出部であり、障害物検知制御部5により検知された障害物の位置情報と、地図バッファ11に格納された地図データに含まれる道路レイヤとを用いて、自車両40の位置より所定距離(例えば40m)の範囲内の道路上にある障害物(例えば他車両や歩行者)を抽出する処理を行う。具体的には、図3に示すように、障害物抽出部27は、マップマッチング制御部21によって得られた自車両40の絶対位置と、障害物検知制御部5によって得られた障害物50,51の自車両40からの相対位置とにより、障害物50,51の絶対位置を示す座標データを算出する。そして、障害物抽出部27は、道路レイヤから抽出される道路データにより道路52上の座標データを得て、これに障害物50,51の座標データを重ねることにより、道路52上に存在する障害物50のみを抽出し、道路52以外の道路外部分53に存在する障害物51を除外する。ここで、障害物抽出部27は、特許請求の範囲の障害物抽出手段に該当する。
図4は、本実施形態によるナビゲーション装置にてディスプレイ装置10に表示される地図情報の画面例を示す図である。各種マーク発生部18では、障害物抽出部27により抽出された障害物50を示す障害物マーク45を生成する。画像合成部26では、読出制御部15により出力された地図画像データに、各種マーク発生部18により生成された自車両40の位置及び走行方向を示す車両位置マーク44及び障害物マーク45を重ねて画像合成を行い、ディスプレイ装置10に出力する。なお、図4に表示されている道路は、信号機のない交差点を示している。
また、図4では、障害物検知制御部5により検知された各障害物50の形状と進行方向に基づいて、各障害物マーク45に障害物の形状が反映されており、障害物50の進行方向を示す矢印が表示されている。例えば、障害物50の形状を検知したところ、障害物50が四輪の車両であると判断された場合には障害物マーク45を四角形としたり、障害物50が歩行者(人)であると判断された場合には障害物マーク45を円形としたり、障害物50が二輪車であると判断された場合には障害物マーク45を三角形としたりする。なお、図4に表示されている障害物マーク45は全て四輪の車両を示している。
次に、本実施形態によるナビゲーション装置の動作及び障害物表示方法について説明する。図5は、本実施形態によるナビゲーション装置の動作及び障害物表示方法を示すフローチャートである。図5において、まず、障害物抽出部27は、操作部6により自車両40の周辺の道路52上にある障害物50の表示モードに設定されているか否かを調べる(ステップS1)。
障害物50の表示モードに設定されていないときには(ステップS1にてNO)、ステップS1の処理を繰り返す。一方、障害物50の表示モードに設定されているときには(ステップS1にてYES)、障害物抽出部27は、障害物検知制御部5に自車両40の周辺の道路52上にある障害物50の検知を指示する。障害物検知制御部5では、各レーダー4a〜4iにより検知される反射波によって、障害物50,51の検知を行う(ステップS2)。具体的には、自車両40に設置された各レーダー4a〜4iから76GHzの電波を発射し、この電波が障害物50,51から反射してくるまでの時間により障害物50,51までの距離を求める。ここで、障害物50,51の位置は自車両40からの相対位置となる。
障害物検知制御部5により障害物50,51の相対位置が検知されると、障害物抽出部27では、マップマッチング制御部21から自車両40の絶対位置を取得し、自車両40の絶対位置と自車両40から障害物50,51の相対位置とにより、障害物50,51の絶対位置情報を取得する。そして、障害物抽出部27では、地図バッファ11より読み出される道路データにより表される地図上に検知された障害物50,51の絶対位置情報を重ねることにより、道路52上の障害物50のみを抽出する(ステップS3)。
次に、障害物抽出部27は、前記ステップS3にて道路52上に障害物50が存在するか否かを調べる(ステップS4)。道路52上に障害物50が存在する場合(ステップS4にてYES)、障害物抽出部27は、前記ステップS3の処理で得た障害物50の絶対位置情報を各種マーク発生部18に通知する。また、マップマッチング制御部21は、自車両40の絶対位置情報を各種マーク発生部18に通知する。各種マーク発生部18では、自車両40を示す車両位置マーク44と、ステップS3にて抽出された道路52上の障害物50を示す障害物マーク45とを生成し、画像合成部26に出力する。
画像合成部26では、車両位置マーク44と、障害物マーク45と、地図データとを合成し、ディスプレイ装置10に出力する。これにより、ディスプレイ装置10では、障害物マーク45を車両位置マーク44と共に地図上に表示する(ステップS5)。
一方、道路52上に障害物50が存在しない場合(ステップS4にてNO)、各種マーク発生部18は、自車両40を示す車両位置マーク44を生成し、画像合成部26に出力する。画像合成部26では、車両位置マーク44と地図データとを合成し、ディスプレイ装置10に出力する。これにより、ディスプレイ装置10では、車両位置マーク44を地図上に表示する(ステップS6)。
前述したような地図がディスプレイ装置10に表示されているときに、障害物抽出部27は、操作部6により障害物50の表示モードが解除されたか否かを調べる(ステップS7)。障害物50の表示モードが解除されていないときは(ステップS7にてNO)、ステップS1の処理に戻る。また、障害物50の表示モードが解除されたときには(ステップS7にてYES)、処理を終了する。
以上詳しく説明したように、本実施形態では、障害物検知制御部5によって自車両40の周辺の障害物50,51を検知し、障害物抽出部27がその位置情報を道路データによりフィルタリングすることによって、道路52上に存在する障害物50のみを抽出するようにしている。これにより、道路外53の障害物51は非表示とすることができ、ユーザにとって必要な情報だけを分かりやすく提示することができる。
また、道路52上の障害物50を示す障害物マーク45を車両位置マーク44と共に地図上に表示するようにしているので、自車両40の位置から見てどの位置に障害物50が存在するかといった自車両40の周辺の動向をユーザが把握できるように、分かりやすく提示することができる。例えば、ユーザは死角に接近してきた他車両も画面上で容易に確認することができる。
また、障害物マーク45を車両位置マーク44と共に地図上に表示する際に、障害物50の形状によって障害物マーク45の形状を変化させているので、ユーザが障害物50の種類を把握することができる。例えば、ユーザは障害物50が四輪の車両であるか、歩行者であるか、二輪車であるか、構造物であるか等を画面上で容易に確認することができる。また、障害物マーク45を車両位置マーク44と共に地図上に表示する際に、障害物50の進行方向を示す矢印を表示するようにしているので、ユーザは障害物50が自車両40の走行に影響するか否かを分かりやすく判断することができる。例えば、ユーザは障害物50が自車両40に接近してくる障害物であるのか、遠ざかっていく障害物であるのか等を画面上で容易に確認できる。
なお、上記実施形態では、道路データによって道路52上の障害物50を抽出する例について説明したが、道路52上の障害物50以外に、車両の走行に影響を与える歩道上の障害物を抽出する場合にも同様に適用することが可能である。このとき、道路データには、歩道の位置、幅、距離等を示す歩道データが含まれているものとする。これにより、自車両40の周辺に飛び出すような歩行者等を予測し易くなる。
また、上記実施形態では、障害物50,51を検知するためにミリ波レーダーを使用しているが、これに限定されない。例えば、赤外線レーダー等の他のレーダーであっても適用可能である。また、上記実施形態では、検知範囲が40°のミリ波レーダー4を9つ使用しているが、これに限定されない。例えば、UWB(Ultra Wide Band)のレーダーを使用することで、一つのレーダーで360°の検知範囲を得ることができる。
また、上記実施形態では、地図情報を表示する際に、常に障害物マーク45を表示する例について説明したが、これに限定されない。例えば、自車両40が誘導経路前方にある案内交差点から所定距離内に接近したときに、障害物マーク45を車両位置マーク44と共に交差点拡大図上に表示するようにしても良い。
また、上記実施形態では、道路52上の障害物50を示す障害物マーク45を表示するようにしているが、これに限定されない。例えば、道路52上の障害物50が自車両40に接近したときに、音声による警告を出力するようにしても良い。
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明は、自車両の位置より所定距離の範囲内にある障害物を検知して表示する機能を備えたナビゲーション装置に有用である。
本実施形態によるナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。 車両に設置したレーダーの配置例を示す図である。 検知した障害物の選択方法の概念を示す図である。 本実施形態によるナビゲーション装置の表示画面の一例を示す図である。 本実施形態によるナビゲーション装置の動作及び障害物表示方法を示すフローチャートである。
符号の説明
1 ナビゲーション制御装置
4 レーダー
5 障害物検知制御部
10 ディスプレイ装置
18 各種マーク発生部
26 画像合成部
27 障害物抽出部
40 自車両
44 車両位置マーク
45 障害物マーク
50,51 障害物
52 道路

Claims (9)

  1. 自車両の絶対位置を検知する自車位置測定手段と、
    前記自車両から所定距離の範囲内にある障害物を検知し、前記障害物の位置情報を算出する障害物検知手段と、
    前記自車位置測定手段により検知された前記自車両の絶対位置と、前記障害物検知手段により検知された前記障害物の位置情報と、前記自車両から所定距離の範囲内にある道路を示す道路データとに基づいて、前記障害物の中から道路上に存在する障害物を抽出する障害物抽出手段と、
    を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
  2. 前記障害物検知手段は、レーダーの反射波により障害物を検知することを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置。
  3. 前記位置情報は座標データであり、前記障害物抽出手段は、前記道路データにより定められる道路の座標の範囲内に前記座標データが存在する障害物のみを抽出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のナビゲーション装置。
  4. 前記障害物抽出手段により抽出された障害物を示す障害物マークを生成するマーク発生手段と、
    前記障害物マークを、前記自車両を示す車両位置マークと共に地図上に表示する表示手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項3に何れか一項に記載のナビゲーション装置。
  5. 前記障害物検知手段は、前記障害物が移動体であるか否かを判断すると共に、前記障害物が移動体であると判断されたときには、前記障害物の移動方向を判断し、
    前記マーク発生手段は、前記障害物検知手段によって前記障害物が移動体であると判断されたときに、前記障害物の移動方向を示すマークを生成し、
    前記表示手段は、前記障害物の移動方向を示すマークと共に前記障害物マークを表示することを特徴とする請求項4に記載のナビゲーション装置。
  6. 前記障害物検知手段は、前記障害物の形状を判断し、
    前記マーク発生手段は、前記障害物の形状に応じて前記障害物マークの表示形式を異ならせることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のナビゲーション装置。
  7. 自車両の絶対位置を検知する第1のステップと、
    前記自車両から所定距離の範囲内にある障害物を検知し、前記障害物の位置情報を算出する第2のステップと、
    前記第1のステップにより検知された前記自車両の絶対位置と、前記第2のステップにより検知された前記障害物の位置情報と、前記自車両から所定距離の範囲内にある道路を示す道路データとに基づいて、前記障害物の中から道路上に存在する障害物を抽出する第3のステップと、
    前記第3のステップにより抽出された障害物を示す障害物マークを、前記自車両を示す車両位置マークと共に地図上に表示する第4のステップと、
    を備える障害物表示方法。
  8. 前記第3のステップにより抽出された障害物が移動体であるか否かを判断すると共に、前記障害物が移動体であると判断されたときには、前記障害物の移動方向を判断する第5のステップと、
    前記障害物が移動体であると判断されたときに、前記障害物の移動方向を示すマークを表示する第6のステップと、
    を備える請求項7に記載の障害物表示方法。
  9. 前記第2のステップにより抽出された障害物の形状を判断する第7のステップを有し、
    前記第4のステップでは、前記障害物の形状に応じて、前記第3のステップにおける前記障害物マークの表示形式を異ならせることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の障害物表示方法。
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